Причины взрывов в топочном пространстве печей различны. Глав­ным образом взрывы в топочном пространстве трубчатых печей могут происходить при розжиге форсунок и по тем причинам, ко­торые рассмотрены выше.

Взрывы при работе печи вследствие обрыва факелов пламе­ни мало вероятны, т.к. имеется на печах многоступенчатая система автоматики, исключающая самопроизвольную подачу газа после обрыва факелов пламени. Трудно предположить одновременное прекращение подачи и жидкого и газообразного топлива. Так же мало вероятно одновременное засорение всех форсунок.

Пожары в топочном пространстве печей возникают чаще всего в резуль­тате прогара или разрыва труб. Повреждение труб змеевика представляет собой одну из наиболее сильных аварий печи.

Змеевики трубчатых печей работают в очень тяжелых усло­виях. На них одновременно и постоянно воздействуют высокие температуры и большие внутренние давления. Кроме того, на­блюдается коррозия материала под действием продукта и дымо­вых газов и происходит механический износ материала непре­рывным потоком жидкости, в которой могут содержаться взве­шенные твердые частицы.     

Поэтому к трубам печей предъявля­ют высокие требования в отношении их прочности и стойкости против теплового, химического и механического износов. Приме­нение некачественных труб и нарушение нормального режима работы приводят к быстрому износу металла. Решающее значе­ние при прогаре труб имеет перегрев металла в результате коксоотложений.

Трубопроводы, находящиеся в печи, подвержены неравно­мерному тепловому воздействию. Средняя температура в радиантной камере примерно равна 950—1000° С, а в конвекционной камере — 500—600° С. Следовательно, стенки радиантных труб нагреваются до более высокой температуры, чем стенки конвек­ционных труб.

Высокая температура поверхности трубопровода вызывает термическое разложение прилегающих к ней слоев жидкости. В результате термического разложения образуется твердый по­ристый продукт — кокс, отлагающийся на поверхности трубы. Чем выше температура, тем интенсивнее коксообразование.

Коксообразование в трубах зависит не только от температур­ного режима работы, но и от скорости движения продукта по трубам. Как известно, при турбулентном режи­ме скорость движения частичек жидкости по трубе неодинакова. Частички жидкости, прилегающие к стенкам труб, движутся во много раз медленнее, чем частички, находящиеся в среднем сечении. Толщина пограничного слоя зависит от со­стояния поверхности трубы и средней скорости движения жид­кости. Чем шероховатее поверхность трубы и чем меньше ско­рость движения жидкости, тем больше толщина почти непод­вижного пограничного слоя. Этот слой подвергается интенсивно­му перегреву и термическому разложению с коксообразованием.

Скорость движения жидкости в трубах может снизиться в результате:

· уменьшения производительности насосов (снижение числа оборотов,  

               неисправность) или их остановки;

· неисправности редукционного клапана за печью или его закоксовывания;

· работы «на себя» центробежных насосов;

· аварии подводящих трубопроводов.

Особенно опасно полное прекращение циркуляции продукта, так как при этом трубы быстро закоксовываются и выходят из строя. Процесс закоксовывания пусть медленнее, но протекает даже при нормаль­ных режимах работы.

Поэтому нарушение сроков очистки труб от кокса может привести к их прогару. Об интенсивном закоксовывании труб можно судить по сле­дующим признакам:

· повышению температуры топочных газов на перевале печи при том же количестве сжигаемого топлива. Это происходит по­тому, что кокс, отлагаясь на трубах, уменьшает коэффициент теплопередачи от дыма к продукту. В результате уменьшается количество передаваемого жидкости тепла, и дымовые продукты уходят в боров более нагретыми;

· повышению давления у питающих насосов при нормальном давлении на выходе из печи или уменьшению давления на вы­ходе из печи при нормальном давлении у питающих насосов. Это объясняется тем, что сопротивление труб увеличивается в ре­зультате уменьшения их сечения.

При достаточном опыте признаки прогара можно также определить визуально. Нужно отметить, что разрыв труб вызывается не только прогаром, но и другими причинами.

Сильный химический или механический износ материала труб может привести к их разрыву даже при нормальном дав­лении и тем более это возможно при повышенных давлениях.

Причиной усиленной коррозии металла с внешней стороны труб (со стороны топочного пространства) является нарушение нормального режима топки, т. е. работа с повышенным коэффи­циентом избытка воздуха, с избытком топлива или работа на повышенных температурных режимах против нормального. Естественно, что в большей степени этому виду износа подвержены центральные части радиантных труб.

Усиленную коррозию металла с внутренней стороны труб, т. е. со стороны продукта, вызывает наличие в нагреваемой жид­кости повышенного количества вредных химических примесей.

Например, нефть или каменноугольная смола не обладают коррозийными свойствами по отношению к стали, но они могут содержать значительное количество примесей в виде различно­го рода сернистых соединений (H₂S; FeS), свободной серы (S), хлористых со­лей и т. п., которые при определенных условиях сильно изнаши­вают металл.

Примечание: Обьемная доля содержания сероводорода в газовой фазе (над поверхностью жидкости) на УПН, ДНС-15,27,36 Гремихинского месторождения по данным института УдмуртНИПИнефть составляет 2-2,5%, на других месторождениях - не превышает 1%. Обьемная доля содержания растворенного сероводорода в нефтепродукте по всем месторождениям в Удмуртии до- 0,02% [ 5 ] .

При гидролитическом разложении хлористых солей кальция и магния (СаСl₂; МgСl₂) образуется соляная кислота, которая, взаимодействуя со стенками аппарата, дает хлористое железо (FеСl₃). При гидролитическом разложении сернистых солей об­разуется сероводородная кислота (HS), которая, взаимодейст­вуя со стенками аппарата, превращается в сульфиды железа (FeS  и FeS ₂).

Наиболее сильный химический износ, как показывает опыт, наблюдается по концам труб на протяжении примерно 1 м от двойников. Поверхности труб на этих участках очищаются от образующегося налета окислов вихревыми потоками продукта, что и способствует лучшему взаимодействию коррозирующих агентов с металлом.

Иногда трубы змеевика, не вызывающие опасности по на­ружному виду, становятся причиной аварии вследствие внут­ренних дефектов металла или механического износа внутренней поверхности стенок.

Так же как химическая коррозия, механическое истирание наиболее сильно сказывается на концах труб, т. е. в местах из­менения направления скоростей. Совместное действие коррозии и эррозии может привести к заметному уменьшению толщины стенок труб около двойников.

Внутреннее давление в системе повышается при нарушении нормального режима работы насосов, подаче продукта поршне­выми насосами в ококсованные змеевики, неисправности редук­ционного клапана и т. п.

Особенно опасно для труб резкое изменение давления. По­вреждение труб может быть небольшим в виде свища и весьма значительным в виде разрывов длиной в несколько десятков сантиметров. Естественно, что при этом в топку изливается боль­шое количество горючего продукта и происходит интенсивное горение.

На практике отмечено много случаев повреждения труб из простой стали. Особенно часто встречается прогар труб.

Так, на одном из крекинг-заводов в г.Перми произошел прогар центральной трубы потолочного экрана печи легкого крекинга. Во внутренний объем печи выли­лось при этом около 8 т нефтепродукта. Деформировалось 12 труб потолоч­ного экрана и шесть труб боковых экранов. Огонь угрожал соседним аппаратам и насосной станции. Внутри печи огонь был потушен водяным паром, около печи — пенной и распыленной водой. Печь была остановлена на пять суток.

Внимание! При определении причины пожара нужно иметь в виду, что разрыв в средней части трубы радиантной системы вызывает­ся в основном прогаром, а разрыв на конце трубы — уменьше­нием толщины стенок.

Интенсивное горение внутри топочного пространства, своего рода пожар, возникает также при попадании в печь горючей жидкости через газовые форсунки. При работе газовых форсу­нок, особенно в зимнее время, в газовой линии может образо­ваться значительное количество конденсата, который вместе с газом будет поступать в топку. Попадание жидкости в топку вызывает выброс огня через имеющиеся проемы наружу и резкий скачок температуры в печи, что приводит к частичному ококсовыванию труб.

На УПН Ижевского месторождения нефти 11 мая 2001г в 18 час 40 мин на технологической установке- печи "ПП-1,6" произошел технологический инцидент, который привел к пожару. Из-за розлива нефтепродукта горение распространилось по площади до 13 кв. м. Неисправности технологического оборудования были устранены только 15.05.01г к 18 час 30 мин. Простой оборудования составил четверо суток.

       Вероятной причиной инцидента явилась неисправность датчика уровня жидкости (ДУЖ), предназначенного для контроля за уровнем нефтепродукта в установке УПС-3000. Регламентные работы на установке своевременно не проводились и датчик ДУЖ находился в не рабочем состоянии, т.к. поплавок завис на направляющей в результате касания смотровой лестницы.   

       При переполнении УПС-3000 нефтепродукт попал по газовой линии в газосушитель и далее по линии подачи попутного газа в газовую горелку печи "ПП-1,6", где и воспламенился. Вытекший нефтепродукт в течение часа под контролем дежурного караула ВПК№6 выгорал в камере сгорания печи и на земле. Учитывая длительность горения ,скорость выгорания нефтепродукта и площадь пожара можно сделать вывод , что произошел розлив не менее 1,95 м³  нефтепродукта.

Причины пожаров вне печи

Снаружи трубчатой печи пожа­ры могут возникать:

· в камерах двойников (ретурбендов);

· у фор­суночного фронта ;

· на подводящем или отводящем продуктопроводе при его повреждении.

Причины пожаров в камерах двойников (ретурбендов)

Выход нагреваемой жидкости или ее паров наружу через двойники наблюдается при неплотном прилегании пробки к корпусу двойника, при выбросе пробки, нарушении соединения труб с корпусом двойника и повреждениях кор­пуса.

Наиболее часто пожар возникает при выходе продукта вслед­ствие неплотного прилегания пробки к корпусу. Эта неплотность образуется при слабой затяжке нажимных болтов или недоста­точно тщательной очистке поверхностей от частичек кокса. Че­рез получившуюся щель выходит струйка жидкости или, чаше, пара. Струйка пара рассеивается в окружающее пространство. Когда выходящий продукт нагрет выше температуры самовос­пламенения, он сразу же загорается. Это повреждение несерь­езное и очень часто само ликвидируется, т. е. неплотность посте­пенно сама закоксовывается.

Серьезную аварию представляет выброс пробки или наруше­ние соединений труб с корпусом двойника. Выброс пробки про­исходит в результате срыва резьбы болта или гайки, поломки хвоста гайки или приливов корпуса. Причина этого заключает­ся не только в дефектах металла, но и в перенапряжениях, осо­бенно при попытке ликвидации неплотностей пробки путем под­тяжки болта без снижения давления в трубах.

Концы труб соединяются с корпусом двойника развальцов­кой. При некачественной развальцовке двойник вырывается из труб. Одной из причин выброса пробки и вырыва двойника из труб является работа при повышенном давлении или резкое из­менение давления.

При этих видах аварии наружу под большим давлением вы­брасывается струя горючего продукта. Чаще всего он сразу воспламеняется. Если же продукт сразу не воспламенится, то происходит интенсивное испарение с загазовыванием территории установки. Образовавшееся газовое облако может воспламениться от фор­сунок печи или от других источников, расположенных на пути его движения. Выброшенные с большой силой пробки или двой­ники могут повредить соседние аппараты.

На одном из заводов г. Казани после ремонта трубчатой печи ее стали пускать в действие. Розжиг начали в 6 час утра. К 14 час печь была введена в нужный температурный режим, но работала под давлением в два раза меньше нормального( т.е менее50 атм) . В 15 час 15 мин давление резко повысили до 49 атм. Сразу же после этого произошла авария. Из печи были выброшены на расстояние более 25 м четыре двойника, сорваны три решетки и подвески труб. Одновременно из печи под большим давлением стала выбрасываться жидкость, которая сразу же воспламенилась. Горящая жидкость, разливаясь по территории, охватила огнем расположенные рядом аппараты и сооруже­ния. Несколько человек получили серьезные ожоги. По­жар был полностью ликвидирован только через полтора часа.

Непосредственными причинами вырыва двойников из труб явились боль­шая динамическая нагрузка, вызванная резким повышением давления в си­стеме, и некачественная развальцовка труб в вырванных двойниках.

Корпус двойников работает почти в таких же тяжелых усло­виях, как трубы. При изготовлении двойников из некачественно­го материала или при резких изменениях температур в корпусе могут образоваться трещины. Чаще всего повреждение возника­ет в результате воздействия на корпус атмосферных осадков (снег, дождь, сильный холодный ветер), если коробки двойни­ков не имеют дверец или они неисправны. В первую очередь трещины появляются в перемычке между отверстиями для пробок.